Aller au contenu
Brainlag Passer à Plus

Thème

Couleur

Affichage pour réviser

Désactive-les pour une page plus calme, avec moins de choses à regarder pendant que tu révises.

← Toutes les simulations

Dérivée par le taux d'accroissement

La pente d'une courbe en un point est la limite des pentes des sécantes. Rapproche le second point Q de P et la sécante devient la tangente.

Juste le résultat ? Calculatrice graphique

Taux d'accroissement et f'(x)

Ce qui se passe

Une courbe n'a pas une seule pente, alors on la mesure en un point P = (x, f(x)). Prends un second point Q un pas horizontal h plus loin. La sécante PQ a pour pente le taux d'accroissement (f(x + h) − f(x))/h, toujours calculable.

Quand h tend vers 0, Q glisse le long de la courbe vers P et la pente de la sécante se stabilise sur une valeur : le nombre dérivé f'(x), pente de la tangente en P. Pour f(x) = x² le taux vaut exactement 2x + h, donc la limite est 2x. Le graphique trace le taux pour chaque x avec le h actuel, face à la vraie f'(x) : les deux se rejoignent quand h tend vers 0.

Dans Avancé, la différence centrée (f(x + h) − f(x − h))/(2h) prend un point de chaque côté et son erreur diminue comme h² au lieu de h. Un ordinateur ne peut pas amener h jusqu'à 0 : en dessous d'environ 10⁻⁸, les erreurs d'arrondi l'emportent, et le graphique de l'erreur le montre.

  • Définition du nombre dérivéf'(x) = lim (f(x + h) − f(x)) / h quand h → 0
  • Erreur de la différence avanterreur avant ≈ ½ f''(x) h
  • Différence centrée(f(x + h) − f(x − h)) / 2h, erreur ≈ ⅙ f'''(x) h²

Au programme

  • Lycée spécialité maths, premièretaux d'accroissement, nombre dérivé, tangente
  • Licence première annéedifférences finies et erreur d'arrondi

Défi

Prédis d'abord : pour f(x) = x³ en x = 2, quelle est la pente de la sécante pour h = 1, et vers quoi tend-elle quand h diminue ? Choisis x³, mets x = 2, tape ta valeur de f'(2) dans la case, puis appuie sur Réduire h.

Apprends-le pour de bon

Des leçons de GCSE Maths sur ce sujet : des étapes détaillées, puis des questions type examen avec de nouveaux nombres à chaque fois. Les leçons sont en anglais.

Voir tout le coursLe cours complet, les tests par thème et les examens blancs sont inclus dans Plus. Voir Plus

Questions fréquentes

Comment dériver x² avec le taux d'accroissement ?

Écris le taux : ((x + h)² − x²)/h = (2xh + h²)/h = 2x + h. Fais tendre h vers 0 : le taux tend vers 2x, donc f'(x) = 2x. Le h disparaît seulement à la limite, jamais en posant h = 0 dans la fraction, ce qui donnerait 0/0.

Pourquoi ne pas simplement poser h = 0 ?

La sécante a besoin de deux points distincts. Pour h = 0 la fraction vaut 0/0, qui n'a pas de valeur. Le nombre dérivé est la valeur dont le taux se rapproche quand h diminue : une limite.

Pourquoi la différence centrée est-elle plus précise ?

En développant f(x ± h) en série de Taylor, les termes en h² s'annulent dans f(x + h) − f(x − h), donc l'erreur vaut environ f'''(x)h²/6 au lieu de f''(x)h/2. Diviser h par 2 divise l'erreur avant par 2 et l'erreur centrée par 4. Sur le graphique log-log, les droites ont des pentes 1 et 2.

Pourquoi l'erreur remonte-t-elle quand h est minuscule ?

Un ordinateur garde environ 16 chiffres significatifs. Quand h est minuscule, f(x + h) et f(x) ont presque tous leurs chiffres en commun, la différence perd presque toute sa précision et la division par h amplifie cette erreur d'arrondi d'environ 10⁻¹⁶/h. Le meilleur h avant est proche de 10⁻⁸. La simulation s'arrête à h = 10⁻⁶ pour que les mesures gardent un sens, et le graphique montre déjà le plancher.

Où la courbe y = x³ a-t-elle une pente de 12 ?

Pose f'(x) = 3x² = 12 : x² = 4, donc x = 2 ou x = −2, aux points (2, 8) et (−2, −8). Dans Calculer, choisis x pour une pente et tape 12 : les deux solutions s'affichent et P se place sur l'une d'elles.